家用太阳能热水器控制器系统设计

摘 要：此设计以TI公司单片机MSP430F149为控制核心并调用模块一起工作，通过使用温度传感器模块检测水箱里使用水的温度，由于此模块输出的是数字信号，所以可以直接放入微处理器内直接处理，通过数值转换后在液晶12864上显示水箱的温度值。放在水箱里的水压传感器通过测量与水之间的压力得到当前水箱里的水位值，由于水压传感器输出的是模拟量，所以要经过微处理器里的A/D转换成为数字量再进行处理，处理之后的值在液晶12864上显示。用户通过按键可以设定适合自己的水温值，单片机通过程序将用户设定的水温值和当前水温值进行比较，如果当前水温值小于设定水温值时就会闭合电磁开关，开启加热装置。高于设定温度时断开开关停止加热。温度和水位值都是在时时检测，达到控制目的。

关键词：太阳能热水器控制器；MSP430F149单片机；水位温控检测系统

1 概述

这些年人类无止境的使用能源，使得能源问题越来越严重，从而想利用其它资源来代替这些不可再生资源。

由于太阳能是人类接触最多的能源，而且在人类认知范围内几乎是取之不尽用之不竭的。所以太阳能的利用必将是未来的一个趋势，也是主要可循环利用的能源之一。本次设计就是利用太阳能来控制水箱里水的温度，从而给人们带来便利和减少环境污染，保护地球。

2 太阳能热水器控制器系统硬件设计方案

本设计主要是以微处理器MSP430为核心，选择温度传感器和水位传感器作为单片机信号的采集来源，温度传感器采用的是数字式不锈钢的DS18B20温度探头。水位检测选择水位检测模块，将检测到的模拟信号通过捕获之后送入单片机进行处理。通过液晶12864来时时显示温度和水位。全部计划需要经过几个部分的设计来完成：（1）DS18B20温度采集电路的设计；（2）液晶12864电路的

设计；（3）经由电磁阀控制太阳能的温度和水位电路设计；（4）经由按键设置温度初始值和水位初始值的电路设计；从设计需求可以看出，本设计需要做的主要工作有：查阅相关资料，了解各部分功能原理。查阅元器件的数据手册，把握器件工作原理和硬件实现方法。通过手册对各个模块进行程序编写，达到系统的要求。

太阳能热水器控制器下位机设计框图如图1所示。

3 太阳能热水器控制器系统软件设计方案

本次设计主要采用C语言编写程序，根据各个模块功能的需求进行逐步编辑（如温度检测模块、液晶显示模块、水位检测模块等），此次编写程序的软件选用IAR for msp430软件、仿真选用的是PROTEUS软件、原理图和PCB绘制选用的是Altium designer软件。

按照以上这些要求，太阳能控制器在软件设计方面主要采用模块化设计思想，主要由MCU时钟初始化、串口初始化、温度检测初始化、水位检测初始化、液晶初始化、键盘扫描程序设计、定时器中断程序、液晶显示程序、继电器控制程序等部分组成。太阳能热水器控制器的系统主程序流程图如图2所示。

对于水箱里的温度和水位的设定，在启动控制器时要通过按键来设置完成。在设定温度和水位的值之后，就将设定的值存入AT24C02的E2PROM中进行保存，方便下次开机时或者停电重新启动时进行读取上次设定值。这样做有两大优点：一是系统在启动时没设定温度值和水位值，就从存储器中读取上一次的值，从而解决了启动都要从重新设定温度值和水位值的问题。二是增强了控制器的适应能力，在突然掉电之后来电还是能够恢复正常读取出温度的值和水位的值，不需要重新设定。

4 结束语

实验表明MSP430F149单片机实现的家用太阳能热水器控制器，具有体积小、结构简单、功耗低、处理速度快等优点，可以实现自动上水、低水位报警、记录用户使用习惯。

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作者简介：王磊（1990，11-），男，汉族，江苏，淮阴工学院，本科学历，硬件工程师，研究方向：电路与系统。